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BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 1997
SERIE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES
SPECIALITE : GENIE ELECTROTECHNIQUE
EPREUVE : PHYSIQUE APPLIQUEE
AP741
Durée de l'épreuve : 4 heures - Coefficient : 7
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L'épreuve comporte 7 pages numérotées de 1/7 à 7/7.
Le sujet comporte trois problèmes indépendants. Les pages 6/7 et 7/7 sont à rendre avec la copie.
PROBLEME 1 : MOTEUR ASYNCHRONE
Un moteur asynchrone triphasé fonctionne sur un réseau 220 V/380 V ; 50 Hz.
* Un essai à vide a donné les résultats suivants :
I
0 = 0,36 A
Indications tirées de la méthode des deux wattmètres : P10 = 102 W
P
20 = - 26 W
n
0 = 1 500 tr/min = ns (vitesse de synchronisme)
* Un essai en charge nominale a donné les résultats suivants :
Indications tirées de la méthode des deux wattmètres : P1 = 750 W
P
2 = 250 W
I
N = 2,0 A
n
N = 1 440 tr/min
* La résistance mesurée à chaud entre deux phases du stator est R = 1,5 Ω.
I - Etude de l'essai à vide
a) Faire le schéma de principe permettant de mesurer I0, P10 et P20.
b) Calculer Pa0 (puissance absorbée à vide). Vérifier que les pertes par effet Joule au stator sont
pratiquement négligeables.
c) Calculer les pertes dans le fer du stator (PFS) et les pertes mécaniques (Pm) en supposant qu'elles
sont égales.
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II - Etude de l'essai en charge nominale
Calculer
a) La puissance absorbée en charge nominale : Pa.
b) Le glissement g.
c) Le facteur de puissance cos ϕ.
d) Les pertes par effet Joule au stator PJS.
e) Les pertes par effet Joule au rotor PJR.
f) La puissance utile Pu.
g) Le moment Tu du couple utile.
h) Le rendement .
η
III - Moteur en charge
Ce moteur entraîne une charge dont le moment Tr du couple résistant est donné par la relation
Tr = 3,0 10-3 n ×
(n est en tr. min-1 et Tr en N.m).
Tracer Tu(n) et Tr(n) sur le même système d'axes pour n comprise entre 1 400 tr.min-1 et
1 500 tr.min-1.
On prendra 1 cm pour 10 tr.min-1 et 2 cm pour 1N.m.
Déterminer graphiquement la valeur du couple résistant Tr ainsi que la vitesse n du groupe.
Tracer le graphique sur le papier millimétré à rendre avec la copie.
AP741 - STI - Génie Electrotechnique - Physique Appliquée - 1997 2/7

PROBLEME 2 : ETUDE D'UN TRANSFORMATEUR MONOPHASE
I - Etude à vide
* Un essai à vide a donné les résultats suivants :
U
1 = 220 V ; U20 = 24 V ; I10 = 0,20 A ; P10 (Puissance absorbée au primaire) = 15 W.
* Pour la résistance du primaire, on a mesuré R1 = 3,0 Ω.
a) Calculer le rapport de transformation m.
b) Si N1 = 800 spires (nombre de spires du primaire), calculer N2 (nombre de spires du secondaire).
c) Calculer les pertes par effet Joule à vide, en déduire qu'elles sont négligeables.
Que valent alors les pertes dans le fer PF ?
II - Etude en court-circuit
Un essai en court-circuit a donné les résultats suivants :
U
1cc = 15 V ; I2cc = 8,0 A = I2N ; P1cc = 10 W.
a) Faire un schéma du montage complet avec tous les appareils permettant de réaliser cet essai.
b) Le transformateur étant supposé parfait pour les courants, calculer I1cc (courant appelé au
primaire).
c) Expliquer pourquoi les pertes dans le fer sont négligeables dans cet essai. En déduire la valeur
des pertes par effet Joule PJ.
d) Calculer . l'impédance équivalente Zs ramenée au secondaire
. la résistance équivalente Rs ramenée au secondaire
. la réactance de fuites équivalente Xs ramenée au secondaire.
III - Etude en charge nominale
Un essai réalisé pour la charge nominale a donné U1 = 220 V ; I2N = 8,0 A et cos ϕ2 = 0,75 (charge
inductive).
a) Calculer la chute de tension ∆U2 et en déduire la valeur de la tension secondaire nominale U2N.
b) Calculer le rendement du transformateur pour cet essai.
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PROBLEME 3 : ETUDE DE PONTS REDRESSEURS
I - Etude d'un pont mixte
i
u
R
L
v
D
1D
2
T1T2
iT1
iD1
i'
Ce pont mixte est alimenté sous une tension sinusoïdale qui, exprimée en volts, s'écrit :
v = 24 2 sin(100πt).
Il débite dans une charge R, L. L'inductance L est suffisamment grande pour que l'intensité i du
courant soit constante avec i = I = 5,0 A.
En posant θ = 100 πt, l'expression de v devient v = 24 2 sin θ (θ étant en radians).
Les composants sont supposés parfaits.
Le thyristor T1 est amorcé avec un retard α =
π
5rad et T2 est amorcé à α + rad.
π
a) Compléter le diagramme de conduction (Figure 1 - Annexe 1).
b) Tracer u(θ) en correspondance avec v(θ) sur la Figure 2 - Annexe 1.
c) Refaire le schéma de montage en plaçant des résistances r = 1 Ω qui permettront de visualiser
simultanément iT1 et iD1 (iT1 en voie A et iD1 en voie B). Sur ce schéma, faire figurer les
branchements sur l'oscilloscope.
Faut-il appuyer sur le bouton d'inversion (INV) de l'une des deux voies ?
d) Tracer iT1 (θ) et iD1(θ) sur la Figure 3 - Annexe 1.
AP741 - STI - Génie Electrotechnique - Physique Appliquée - 1997 4/7

II - Etude d'un pont "Tout thyristors"
i
u
R
L
v
T '
1T '
2
T1T2
i'
On remplace D1 et D2 par deux thyristors T'1 et T'2.
Le pont est toujours alimenté sous v = 24 2 sin (100πt).
Il débite toujours dans une charge R, L et l'on suppose que l'intensité i du courant est toujours
constante et égale à 5,0 A.
T1 et T'2 sont amorcés à α =
π
5 et T2 et T'1 sont amorcés à α + π.
a) Compléter le diagramme de conduction (Figure 4 - Annexe 2).
b) Tracer u(θ) en correspondance avec v(θ) sur la Figure 5 - Annexe 2.
c) Tracer l'intensité du courant i'(θ) (courant à l'entrée du pont) sur la Figure 6 - Annexe 2.
d) Calculer la valeur efficace de i'. Comment pourrait-on la mesurer ?
AP741 - STI - Génie Electrotechnique - Physique Appliquée - 1997 5/7